科学家发现，老年肌肉干细胞功能减慢是因为积累了一种优先保障生存而非速度的蛋白质。关闭该蛋白后，老化细胞可恢复年轻状态——但会以耗尽干细胞池为风险。
随着年龄增长，肌肉受伤后愈合速度变慢，这是许多老年人熟悉的困扰现实。
加州大学洛杉矶分校在小鼠中开展的新研究指出了一个意外解释。当肌肉老化时，其干细胞会积累高水平的某种蛋白质，使它们在组织损伤后更慢启动修复功能。同时，这种蛋白质也帮助细胞在老化肌肉更具压力的环境中存活更久。
这项发表在《科学》期刊上的研究表明，某些与衰老相关的生物学变化可能并非单纯有害衰退，而是内置的生存策略。"这让我们对衰老有了新的思考方式，"该研究高级作者、加州大学洛杉矶分校再生医学与干细胞研究中心主任托马斯·兰多博士表示，"这看似违反直觉，但能经受住衰老考验的干细胞可能恰恰是最不具功能性的。它们存活下来并非因为工作能力最强，而是因为生存能力最强。这为我们理解为何组织随年龄衰退提供了全新视角。"
衰老过程中减缓肌肉修复的蛋白质
由博士后学者金正民和丹尼尔·本杰明领导的研究团队，对比了年轻和老年小鼠的肌肉干细胞。他们发现一种名为NDRG1的蛋白质随年龄急剧增加，在老年细胞中的水平达到年轻细胞的3.5倍。NDRG1如同细胞内的制动器，它抑制了名为mTOR的信号通路——该通路通常驱动细胞激活、生长和组织修复。
为确定NDRG1是否导致愈合变慢，科学家让小鼠自然老化至相当于人类75岁的年龄，随后阻断NDRG1活性。一旦抑制该蛋白质，老年肌肉干细胞便开始表现得更像年轻细胞：它们更快激活并加速修复受损肌肉。
恢复活力伴随权衡
但这也带来弊端。当NDRG1被阻断时，随时间推移存活的肌肉干细胞数量减少。结果，肌肉在反复受伤后的再生能力下降。
"可以将其类比为马拉松选手与短跑选手，"同样担任加州大学洛杉矶分校大卫·格芬医学院神经学教授的兰多解释道，"年轻动物的干细胞处于超功能状态——擅长短跑，但不适合长期作战。它们能完成100码冲刺，却无法跑完半程马拉松。相比之下，老化干细胞如同马拉松选手——反应较慢，但更适合持久战。而正是这种长距离优势，导致它们在短跑中表现不佳。"
研究团队通过多种方法验证了结果。他们在培养皿和活体组织中研究了来自年轻和老年小鼠的肌肉干细胞。跨实验的模式始终一致：NDRG1水平升高会减缓干细胞激活和肌肉修复，但同时增强细胞的长期生存能力。
衰老中的细胞生存偏向
研究人员提出，NDRG1水平上升反映了他们所称的"细胞幸存者偏差"。随着时间推移，未能产生足够NDRG1的干细胞更可能死亡。剩余种群由反应较慢但更能承受衰老压力的细胞组成。
"某些看似不利的年龄相关变化——如较慢的组织修复——实际上可能是必要的妥协，以防止更糟糕的情况：干细胞池完全枯竭，"兰多说。
兰多将这种转变比作自然界中观察到的生存权衡。在干旱、饥荒或严寒等极端条件下，动物会启动冬眠等韧性程序，而非将能量投入繁殖。类似地，老化干细胞似乎在应对压力时，将资源从产生新细胞转向生存程序。
"物种因繁殖而存续，但在匮乏时期，动物会启动自身的韧性程序，"兰多表示，"自然界中有大量例子表明，在压力时期资源会重新分配以保障生存。这与我们在细胞层面观察到的现象完全一致。"
对抗衰老疗法的意义
这些发现可能指导未来旨在增强老年人肌肉再生的疗法开发。但兰多警告称，提升干细胞性能可能需要付出代价。"天下没有免费的午餐。我们可以在一段时间内、针对特定组织改善老化细胞的功能，但每次这样做时，都可能存在潜在成本和弊端。"
该团队计划继续研究分子层面如何控制生存与再生之间的平衡。
"这个基因几乎像我们打开的一扇门，让我们理解什么控制着这些权衡——这些权衡对物种进化和个体组织衰老都至关重要，"兰多说。
本研究由美国国立卫生研究院、NOMIS基金会、银河研究基金会、Hevolution基金会和韩国国家研究基金会资助。
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